KR20130052029A - Process for preparing dialkyl disulphides - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알킬 메르캅탄 및 황으로부터 디알킬 디술피드를 수득하는 방법에 관한 것으로, 여기서 최종 디술피드에 존재하는 반응 중간체는 합성의 말미에 분해된다. 상기 작업은 시간이 지남에 따라 디알킬 디술피드의 순도를 감소시키는 원인이 되는 상기 반응 중간체의 분해를 방지하는 것을 가능하게 한다.The present invention relates to a process for obtaining dialkyl disulfides from alkyl mercaptans and sulfur wherein the reaction intermediates present in the final disulfide are degraded at the end of the synthesis. This operation makes it possible to prevent degradation of the reaction intermediate which, over time, causes the reduction of the purity of the dialkyl disulfide.
Description
본 발명은 유기 디술피드 및 폴리술피드 (이후에, "유기 술피드" 로서 언급됨) 및 보다 특히는 디알킬 디술피드, 특히 디메틸 디술피드 (DMDS) 의 분야, 및 특히 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of organic disulfides and polysulfides (hereinafter referred to as "organic sulfides") and more particularly to dialkyl disulfides, in particular dimethyl disulfide (DMDS), and in particular to methods for their preparation. .
유기 술피드는 대다수의 화학 산업 및 특히 석유화학 산업 분야에서 광범위하게 사용된다. 특히, 디메틸 디술피드는 석유 공급원료의 수소처리용 촉매를 황화 (sulphiding) 하기 위한 작용제로서, 증기 분해 (steam cracking) 용 공급원료 첨가제로서 사용되는데, 이는 단지 상기 화합물의 몇몇의 가능한 용도를 인용한 것이다.Organic sulfides are widely used in the majority of the chemical industry and in particular in the petrochemical industry. In particular, dimethyl disulfide is used as an agent for sulfiding catalysts for hydrotreating petroleum feedstocks and as feedstock additives for steam cracking, citing only some possible uses of these compounds. will be.
상기 적용에서 사용되는 기타 제품, 예를 들어 상업용 디-tert --알킬 폴리술피드와 비교하면, 유기 술피드 및 특히 DMDS 는 많은 이점, 특히 높은 황 함량 (68%) 및 비점결 (non-coking) 분해 생성물 (DMDS 의 경우 H2S, CH4) 을 갖는다. 나아가, 상기 적용에서, DMDS 는 일반적으로, 통상적으로 사용되는 기타 상업용 제품, 예를 들어 디-tert-알킬 폴리술피드 보다 뛰어난 성능 수준을 결과로 나타낸다.Compared to other products used in such applications, for example commercial di- tert - alkyl polysulfides, organic sulfides and especially DMDS have many advantages, in particular high sulfur content (68%) and non-coking ) Decomposition products (H 2 S, CH 4 for DMDS). Furthermore, in such applications, DMDS generally results in a higher level of performance than other commercial products commonly used, for example di- tert -alkyl polysulfides.
유기 술피드의 공지된 합성 방법 중에서, 특히 효율적이고 경제적인 방법은 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화, 예를 들어 DMDS 의 합성에 있어서, 하기 반응에 따르는 메틸 메르캅탄의 황을 이용한 산화이다:Among the known synthesis methods of organic sulfides, a particularly efficient and economical process is the oxidation with sulfur of alkyl mercaptans, for example the oxidation with sulfur of methyl mercaptan according to the following reaction in the synthesis of DMDS:
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배치식 또는 연속식 조건 하에서, 유기 또는 무기, 균일 또는 불균일, 염기성 작용제에 의해 촉매화되는, 상기 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화는 황화수소 및 또한 디알킬 폴리술피드 (예를 들어, DMDS 의 합성의 경우, 2 초과의 황 등급 x 를 갖는 디메틸 폴리술피드 CH3SxCH3) 의 방출을 동반한다.Oxidation with sulfur of the alkyl mercaptans, catalyzed by organic or inorganic, homogeneous or heterogeneous, basic agents, under batch or continuous conditions, is hydrogen sulfide and also dialkyl polysulfides (eg, synthesis of DMDS). Is accompanied by the release of dimethyl polysulfide CH 3 S x CH 3 ) having a sulfur grade x of greater than 2.
높은 수율 및 DMPS 의 제한된 생성 (2 초과의 등급을 갖는 디메틸 폴리술피드) 을 나타내는, 상기 황을 이용한 산화의 공정에 따라 DMDS 를 제조하기 위하여, 특허 EP 0 446 109 에는 원하지 않는 부산물을 제거하기 위하여, 중간 탈기 영역 및 이어서 증류 영역에 의해 중단되는 2 개의 반응 영역을 포함하는 제조 공정이 기재되어 있다.In order to produce DMDS according to the process of oxidation with sulfur, which exhibits high yield and limited production of DMPS (dimethyl polysulfide having a grade of more than 2), patent EP 0 446 109 is intended to remove unwanted by-products. , A manufacturing process comprising two reaction zones interrupted by an intermediate degassing zone followed by a distillation zone is described.
DMDS 에 대한 수율 및 선택성의 관점에서 우수한 성능 수준을 제공하지만, 상기 공정은 유의하지 않지 않은 양의 메틸 히드로디술피드 (CH3SSH) 를 포함하는 최종 생성물을 결과로 가져오는 것으로 나타났다. 상기 양은 특히 높은 DMDS 생산성이 요구되는 경우, 일반적으로 약 200 ppm 내지 약 800 ppm 에서 달라진다.While providing a good level of performance in terms of yield and selectivity to DMDS, the process has been shown to result in a final product comprising an insignificant amount of methyl hydrodisulfide (CH 3 SSH). The amount generally varies from about 200 ppm to about 800 ppm, especially when high DMDS productivity is required.
반응 중간체로 고려될 수 있는 상기 불순물의 결과는 시간이 지남에 따라서 느린 분해가 일어나, 하기 반응에 따라 디메틸 디술피드와의 반응에 의하여, 메틸 메르캅탄 및 디메틸 트리술피드를 제공한다:The result of this impurity, which can be considered as a reaction intermediate, results in slow decomposition over time, giving methyl mercaptan and dimethyl trisulfide by reaction with dimethyl disulfide according to the following reaction:
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더욱이, 메틸 히드로디술피드 (CH3SSH, CAS No.: 6251-26-9) 의 불안정성은 문헌 [H. Bohme and G. Zinner, "Justus Liebigs Annalen der Chemie" 585 , (1954), 142-9] 에 언급되어 있는데, 이는 하기 반응에 따라 메틸 히드로디술피드 CH3SSH 가 그 자체끼리의 반응에 의해 주위 온도에서 분해되어, 디메틸 트리술피드 및 H2S 를 제공한다:Moreover, the instability of methyl hydrodisulfide (CH 3 SSH, CAS No .: 6251-26-9) is described in H. Bohme and G. Zinner, "Justus Liebigs Annalen der Chemie" 585 , (1954), 142-9], wherein the methyl hydrodisulfide CH 3 SSH is reacted with itself according to the following reaction Decomposition at gives dimethyl trisulfide and H 2 S:
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황을 이용한 산화에 의한 DMDS 의 합성의 경우, 매우 낮은 농도의 CH3SSH 는 상기 생성물 그 자체끼리의 반응은 가능하지 않고, 매질 중에 주로 존재하는 생성물인 DMDS 와의 반응이 더 선호된다.For the synthesis of DMDS by oxidation with sulfur, very low concentrations of CH 3 SSH do not allow reactions between the products themselves and are more preferred with DMDS, a product mainly present in the medium.
상기 DMDS 중의 메틸 메르캅탄 함량의 증가는 특허출원 EP 0 976 726 에 기재된 바와 같이, 추가의 증류 단계에서 제거되는 DMDS 중의 휘발성 불순물 (미량의 메틸 메르캅탄 및 미량의 디메틸 술피드 (DMS)) 때문에, DMDS 의 합성을 비용 효율적이지 않도록 만든다.The increase in the methyl mercaptan content in the DMDS is due to the volatile impurities in the DMDS (traces of methyl mercaptan and traces of dimethyl sulfide (DMS)) removed in a further distillation step, as described in patent application EP 0 976 726. Make the synthesis of DMDS not cost effective.
사실, 상기 불순물은 DMDS 에 매우 불쾌하고, 공격적인 냄새를 제공하고, 이는 사용자가 상기 생성물을 취급하는 동안 심각한 문제를 야기하는 것으로 간주된다.In fact, the impurities provide a very unpleasant, aggressive odor to DMDS, which is considered to cause serious problems while the user handles the product.
하지만, 휘발성 불순물이 유리되어 수득된 DMDS 도 여전히 미량의 CH3SSH 를 함유한다. 또한, 증류에 의한 상기 불순물의 간단한 제거는 상당한 DMDS 수율 손실을 결과로 가져온다. 이는 CH3SSH 가 메틸 메르캅탄 및 DMS 보다 휘발성이 매우 낮고, DMDS (주의 압력에서, 비등점 107 ℃ 내지 110 ℃) 의 비등점과 매우 근접한 비등점인 108 ℃ 를 갖기 때문이다. 따라서, 상기 생성물 (DMDS 및 CH3SSH) 을 분리하기가 매우 곤란하다.However, DMDS obtained by the release of volatile impurities still contains trace amounts of CH 3 SSH. In addition, the simple removal of the impurities by distillation results in significant DMDS yield loss. This is because CH 3 SSH has a much lower volatility than methyl mercaptan and DMS, and has a boiling point of 108 ° C., which is very close to the boiling point of DMDS (at boiling pressure, 107 ° C. to 110 ° C.). Therefore, it is very difficult to separate the products (DMDS and CH 3 SSH).
따라서, 본 발명의 주 목적은 상기 알킬 히드로디술피드 불순물, 예를 들어 DMDS 의 합성의 경우, CH3SSH 를 가능한 감소시키거나, 심지어 전부에 가까운 매우 큰 범위로 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.It is therefore a primary object of the present invention to provide a process which, in the case of the synthesis of said alkyl hydrodisulfide impurities, for example DMDS, can possibly reduce or even eliminate very close to CH 3 SSH. .
본 발명의 목적은 또한 디알킬 디술피드 수율의 유의한 손실 없이, 상기 알킬 히드로디술피드 불순물을 제거하는 방법이다.It is also an object of the present invention to remove the alkyl hydrodisulfide impurities without significant loss of dialkyl disulfide yield.
놀랍게도, 상기 디알킬 디술피드를 주로 포함하는 반응 미정제물의 염기성 촉매를 통과시킴에 의해, 해당 디알킬 디술피드의 존재 하에서 알킬 히드로디술피드의 분해 속도가 상당히 증가될 수 있다는 것을 발견하였다.Surprisingly, it has been found that by passing through the basic catalyst of the reaction crude mainly comprising the dialkyl disulfide, the rate of decomposition of the alkyl hydrodisulfide can be significantly increased in the presence of the dialkyl disulfide.
본 명세서의 나머지 부분에서, 표현 "디알킬 디술피드를 주로 포함하는 반응 미정제물" 은 하나 이상의 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화가 염기성 촉매반응에 의해 수행되는, 반응 매질을 의미하는 것으로 의도된다.In the remainder of this specification, the expression “reaction crudes comprising predominantly dialkyl disulfides” is intended to mean the reaction medium in which oxidation with sulfur of one or more alkyl mercaptans is carried out by basic catalysis.
바람직하게는, 상기 반응 미정제물은 황화수소가 분리된 (예를 들어, 증류, 스트립핑 (stripping) 등에 의하여) 반응 미정제물이고, 보다 바람직하게는 상기 반응 미정제물은 반응하지 않고 분리된 (예를 들어, 증류에 의하여) 상기 알킬 메르캅탄의 반응 미정제물이다.Preferably, the reaction crude is a reaction crude in which hydrogen sulfide is separated (eg, by distillation, stripping, etc.), more preferably the reaction crude is separated without reacting (eg For example, distillation) is a reaction crude of the alkyl mercaptan.
유리하게는, 상기 반응 미정제물은 황화수소 및 잔류 알킬 메르캅탄 뿐 아니라, ("중 (heavy)") 폴리술피드의 반응 미정제물이고, 또한 임의로 상기 미량의 알킬 메르캅탄 및 알킬 술피드는, 예를 들어 증류에 의해 분리된다.Advantageously, the reaction crude is a reaction crude of hydrogen sulfide and residual alkyl mercaptans, as well as ("heavy") polysulfides, and optionally also the trace amounts of alkyl mercaptans and alkyl sulfides, eg For example, it is separated by distillation.
따라서, 첫 번째 주제에 따라, 본 발명은 산업용 장치에서, 하나 이상의 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화에 의해 수득되는 디알킬 디술피드를 대부분 함유하는 반응 미정제물의 처리 방법에 관한 것으로, 상기 반응 미정제물이 하나 이상의 염기성 촉매와 접촉되도록 하는 방법에 관한 것이다. 용어 "알킬 메르캅탄" 은 화학식 RSH 의 화합물을 의미하는 것으로 의도되며, 식 중 R 은 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 탄소수 1 내지 10, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 6, 보다 우선적으로는 탄소수 1 내지 4 의 선형 또는 분지형 알킬 라디칼을 나타낸다. 상기 알킬 라디칼 R 은 또한 할로겐, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 카르복실, 알킬카르보닐옥시, 알콕시카르보닐, 히드록시알킬, 알콕시, 메르캅토알킬, 알킬티오, 알킬카르보닐아미노 및 알킬아미노카르보닐로부터 선택되는, 동일 또는 상이할 수 있는, 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.Accordingly, according to the first subject matter, the present invention relates to a process for the treatment of a reaction crude that contains mostly dialkyl disulfide obtained by oxidation with sulfur of one or more alkyl mercaptans in an industrial apparatus. A method of bringing an agent into contact with one or more basic catalysts is provided. The term "alkyl mercaptan" is intended to mean a compound of the formula RSH, wherein R is 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and more preferably 1 carbon atom. Linear or branched alkyl radicals of from 4 to 4. The alkyl radical R is also halogen, amino, alkylamino, dialkylamino, carboxyl, alkylcarbonyloxy, alkoxycarbonyl, hydroxyalkyl, alkoxy, mercaptoalkyl, alkylthio, alkylcarbonylamino and alkylaminocar It may be substituted with one or more groups, which may be the same or different, selected from bonyl.
바람직하게는, R 은 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 4 의 선형 또는 분지형, 비치환된 알킬 라디칼을 나타낸다. 완전히 바람직하게는, 상기 알킬 메르캅탄은 메틸 메르캅탄이다.Preferably, R represents a linear or branched, unsubstituted alkyl radical having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms. Fully preferably, the alkyl mercaptan is methyl mercaptan.
용어 "디알킬 디술피드" 는 화학식 RSSR 의 화합물을 의미하는 것으로 의도되며, 식 중 R 은 상기 정의된 바와 같다. 완전히 바람직하게는, 상기 디알킬 디술피드는 디메틸 디술피드 (DMDS) 이다.The term "dialkyl disulfide" is intended to mean a compound of the formula RSSR, wherein R is as defined above. Fully preferably, the dialkyl disulfide is dimethyl disulfide (DMDS).
따라서, 본 발명에 따른 방법은 임의의 수율 손실 없이, 불순물 메틸 히드로디술피드가 제거된, 디메틸 디술피드의 합성에 매우 특히 적합하다. 상기 히드로디술피드의 제거는 하나 이상의 염기성 촉매를 이용하여 수행된다.Thus, the process according to the invention is very particularly suitable for the synthesis of dimethyl disulfide, from which impurity methyl hydrodisulfide has been removed, without any loss of yield. Removal of the hydrodisulfide is carried out using one or more basic catalysts.
상기 염기성 촉매는 당업계의 숙련된 기술자에게 공지된 임의의 유형일 수 있다. 상기 염기성 촉매는 이의 이후의 분리를 가능하게 하기 위하여, 바람직하게는 상기 반응 매질에 대하여 불균일하다. 따라서, 상기 염기성 촉매는, 예를 들어 음이온 교환 수지, 예컨대 Rohm & Haas 사의 Amberlyst? A21, 유리 아민 형태의 염기성 촉매, 산화나트륨 및/또는 산화칼륨, 산화마그네슘 (MgO) 등으로 도핑된 알루미나로부터 선택된다. 바람직하게는, 상기 염기성 촉매는 음이온 교환 수지이다.The basic catalyst can be of any type known to those skilled in the art. The basic catalyst is preferably heterogeneous with respect to the reaction medium in order to enable its subsequent separation. Thus, the basic catalyst is, for example, an anion exchange resin such as Amberlyst® from Rohm & Haas. A21, a basic catalyst in the form of a free amine, sodium oxide and / or potassium oxide, magnesium oxide (MgO) and the like. Preferably, the basic catalyst is an anion exchange resin.
상기 반응 미정제물의 염기성 촉매반응을 위한 반응은 황을 이용한 산화에 의한 상기 합성 이후에, 분리된 단계에서 수행된다. 다시 말해서, 상기 반응 미정제물은, 유리하게는 이후에 기재된 바와 같은 하나 이상의 정제에 적용된 후, 디알킬 디술피드, 특히 디메틸 디술피드의 임의의 유의한 수율의 손실 없이, 불순물 알킬 히드로디술피드 RSSH (식 중, R 은 상기 정의된 바와 같음), 특히 CH3SSH 의 제거를 가능하게 하는 염기성 촉매반응으로 이루어진 추가의 단계에서 사용된다.The reaction for basic catalysis of the reaction crude is carried out in a separate step after the synthesis by oxidation with sulfur. In other words, the reaction crude is advantageously applied to one or more tablets as described later, followed by impurity alkyl hydrodisulfide RSSH (without any significant loss of yield of dialkyl disulfides, especially dimethyl disulfide). Wherein R is as defined above), in particular in a further step consisting of a basic catalysis which allows the removal of CH 3 SSH.
본 발명자들은 사실 놀랍게도, 이후의 분리된 염기성 촉매반응에서, 해당 디알킬 디술피드의 존재 하에서의 상기 알킬 히드로디술피드의 분해 속도, 특히 디메틸 디술피드의 존재 하에서의 메틸 히드로디술피드의 분해 속도를 크게 가속화할 수 있다는 것을 발견하였다.The inventors have surprisingly found that in the subsequent isolated basic catalysis, the rate of decomposition of said alkyl hydrodisulfide in the presence of the corresponding dialkyl disulfide, in particular in the presence of dimethyl disulfide, will be greatly accelerated. Found that it can.
바람직한 일 구현예에 따라서, 알킬 디술피드를 주로 포함하는 상기 반응 미정제물 중 알킬 히드로디술피드 함량를 감소시키기 위해 사용되는 염기성 촉매는, 디알킬 디술피드를 주로 포함하는 상기 반응 미정제물을 제공하기 위하여, 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화 반응을 위해 사용되는 염기성 촉매와 동일한 유형이거나, 심지어 동일하다.According to one preferred embodiment, the basic catalyst used to reduce the alkyl hydrodisulfide content in the reaction crude mainly comprising alkyl disulfide, to provide the reaction crude mainly comprising dialkyl disulfide, It is of the same type or even the same basic catalyst used for the oxidation reaction of sulfur with alkyl mercaptans.
또 다른 측면에 따라서, 본 발명은 디알킬 디술피드의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 적어도 하기 단계를 포함한다:According to another aspect, the invention relates to a process for the preparation of dialkyl disulfides, the process comprising at least the following steps:
a) 해당 디알킬 디술피드를 주로 함유하는 제 1 반응 미정제물을 수득하기 위하여, 염기성 촉매반응에 의한, 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화 단계;a) 산화 oxidation with sulfur of the alkyl mercaptan by basic catalysis, to obtain a first reaction crude mainly containing the corresponding dialkyl disulfide;
b) 상기 형성된 H2S 의 스트립핑 단계;b) stripping the formed H 2 S;
c) 상기 잔류 알킬 메르캅탄의 증류 단계;c) 증류 distillation of the residual alkyl mercaptan;
d) 중(重)생성물 (폴리술피드) 의 분리 단계;d) separation of the heavy product (polysulfide);
e) 마지막 미량의 휘발성 화합물의 제거를 가능하도록 하는 최종 토핑 (topping) 단계;e) a final topping step to allow removal of the last traces of volatile compounds;
f) 단계 a) 에서 배출하는, 더 알맞게는 단계 b) 에서 배출하는, 바람직하게는 단계 c) 에서 배출하는, 보다 바람직하게는 단계 d) 에서 배출하거나, 단계 e) 에서 배출하는 스트림을, 상기 알킬 히드로디술피드의 디알킬 술피드 또는 디알킬 폴리술피드로의 전환에 의해 상기 알킬 히드로디술피드의 제거를 가능하게 하는 염기성 촉매와 접촉하도록 하는 단계;f) the stream exiting from step a), more suitably from step b), preferably from step c), more preferably from step d), or from step e), Contacting a basic catalyst that enables removal of said alkyl hydrodisulfide by conversion of alkyl hydrodisulfide to dialkyl sulfide or dialkyl polysulfide;
g) 낮은 알킬 히드로디술피드 함량을 함유하는 상기 디알킬 디술피드의 회수 단계.g) recovering said dialkyl disulfide containing a low alkyl hydrodisulfide content.
표현 "낮은 알킬 히드로디술피드 함량" 은 일반적으로 50 중량ppm 미만, 바람직하게는 10 중량ppm 미만, 보다 바람직하게는 5 중량ppm 미만의 함량을 의미하는 것으로 의도된다.The expression "low alkyl hydrodisulfide content" is generally intended to mean a content of less than 50 ppm by weight, preferably less than 10 ppm by weight, more preferably less than 5 ppm by weight.
상기 기재된 디알킬 디술피드의 합성 방법은 특히 일반식 RSSR (식 중, R 은 상기 정의된 바와 같음) 의 디알킬 디술피드의 합성에 적합하다. 상기 방법은 디메틸 디술피드의 합성에 완전히 적합하다.The process for the synthesis of the dialkyl disulfides described above is particularly suitable for the synthesis of dialkyl disulfides of the general formula RSSR, wherein R is as defined above. The method is completely suitable for the synthesis of dimethyl disulfide.
상기 기재된 방법 중, 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화 단계 a) 는 당업계의 숙련된 기술자에게 공지된 통상적인 방식으로 수행된다. 상기 단계는, 예를 들어 특허출원 EP 0 976 726 에 기재되어 있다. 예를 들어, 단계 a) 는 메틸 메르캅탄의 황을 이용한 산화의 경우, 고온 조건 하에서 및 압력 하에서, 예를 들어 20 ℃ 내지 100 ℃ 에서, 2 내지 15 bar 하에서, 통상적으로는, 예를 들어, 약 70 ℃ 에서, 약 6 bar 에서 수행될 수 있다.Of the processes described above, the step a) of oxidation of the alkyl mercaptan with sulfur is carried out in a conventional manner known to the person skilled in the art. This step is described, for example, in patent application EP 0 976 726. For example, step a) is, in the case of oxidation with sulfur of methyl mercaptan, under high temperature conditions and under pressure, for example at 20 ° C. to 100 ° C., under 2 to 15 kPa, typically, for example, At about 70 ° C., it may be carried out at about 6 kPa.
단계 b), c), d) 및 e) 는 정제 단계, 즉, 상기 단계 a) 의 마지막에 수득된 반응 미정제물 중에 존재하는 원하지 않는 부산물을 적어도 부분적으로 및 이상적으로는 전부 제거하기 위한 단계로서 포함된다. 보다 구체적으로는, 각각의 단계 b), c), d) 및 e) 는 각각, H2S, 알킬 메르캅탄 (출발 반응물), 중생성물 및 미량의 휘발성 화합물의 제거에 해당한다.Steps b), c), d) and e) are purification steps, ie to remove at least partly and ideally all of the unwanted by-products present in the reaction crude obtained at the end of step a) above. Included. More specifically, steps b), c), d) and e) respectively correspond to the removal of H 2 S, alkyl mercaptans (starting reactants), heavy products and traces of volatile compounds.
각각의 상기 "정제" 단계 b), c), d) 및 e) 는 당업계의 숙련된 기술자에게 공지된 임의의 방법, 예컨대 스트립핑, 증류, 디캔팅 (decanting) 등에 따라 수행될 수 있다.Each of these "purification" steps b), c), d) and e) can be carried out according to any method known to those skilled in the art, such as stripping, distillation, decanting and the like.
알킬 히드로디술피드를 제거하고, 디알킬 술피드 또는 디알킬 폴리술피드를 제공하는 단계 f) 는, 이 부분에 있어서는, 염기성 촉매의 존재 하에서 수행되는 이후의 분리된 화학 반응에 해당하고, 이는 단계 a), b), c), d) 또는 e) 이후에, 바람직하게는 단계 a), b), c) 또는 d) 이후에, 바람직하게는 단계 b), c) 또는 d) 이후에, 특히 바람직하게는 단계 d) 이후에 수행될 수 있다.Removing the alkyl hydrodisulfide and providing a dialkyl sulfide or a dialkyl polysulfide, in this part, corresponds to a separate chemical reaction which is subsequently carried out in the presence of a basic catalyst, which step after a), b), c), d) or e), preferably after step a), b), c) or d), preferably after step b), c) or d), Particularly preferably after step d).
이와 같이, 매우 특히 바람직한 구현예에 따라서, 염기성 촉매반응에 의한 전환의 단계 f) 는 최종 토핑 단계 e) 바로 직전에 수행된다.As such, according to a very particularly preferred embodiment, step f) of the conversion by basic catalysis is performed immediately before the final topping step e).
디메틸 디술피드의 합성을 위하여, 염기성 촉매반응 단계 f) 는 유리하게는 중생성물 분리 단계 d) 이후, 즉 특허출원 EP 0 976 726 의 도 2 에 기재된 바와 같이 중생성물 증류 컬럼 6 이후 및 최종 증류 컬럼 7 이전에 수행된다.For the synthesis of dimethyl disulfide, the basic catalysis step f) is advantageously carried out after the product separation step d), ie after the product distillation column 6 and the final distillation column as described in Figure 2 of patent application EP 0 976 726. 7 is performed before.
본 발명에 따른 공정과 관련된 또 다른 이점은 디알킬 디술피드의 산업적 생산을 증가시킬 수 있다는 점이다. 사실, 오늘날 통상적으로 사용되는 공정에서, 예를 들어 특허출원 EP 0 976 726 에 기재된 바와 같이, 작업자들은 상기 디알킬 디술피드의 불쾌한 냄새의 원인이 되는 유기 히드로디술피드의 형성을 상기 언급된 바와 같은 자기 분해 (self-degradation) 에 의해, 최소화는 방법을 찾고 있다. 상기 히드로디술피드의 형성을 제한하기 위한 하나의 방법은 산화 반응으로의 상기 알킬 메르캅탄의 도입 속도를 제한함에 의해, 상기 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화 반응을 늦추는 것이다.Another advantage associated with the process according to the invention is that it can increase the industrial production of dialkyl disulfides. In fact, in processes commonly used today, as described, for example, in patent application EP 0 976 726, the workers are responsible for the formation of organic hydrodisulfides which cause the unpleasant odor of the dialkyl disulfides as mentioned above. By self-degradation, minimization is looking for a way. One way to limit the formation of the hydrodisulfide is to slow the oxidation reaction with sulfur of the alkyl mercaptan by limiting the rate of introduction of the alkyl mercaptan into the oxidation reaction.
통상적인 공정에 더하여, 상기 알킬 히드로디술피드의 전환을 가능하게 하는 반응 미정제물의 염기성 촉매반응의 단계로 이루어진 본 발명의 공정에 의해서, 출발 알킬 메르캅탄의 도입 속도를 약 30% 내지 100% 증가시키는 것이 가능하다. 이는 디알킬 디술피드의 산업적 합성의 전반적인 생산성을 상당히 증가시키는 것을 가능하게 한다.In addition to the conventional process, the process of the present invention consisting of basic catalysis of the reaction crude to enable conversion of the alkyl hydrodisulfide, increases the rate of introduction of the starting alkyl mercaptan by about 30% to 100%. It is possible to let. This makes it possible to significantly increase the overall productivity of the industrial synthesis of dialkyl disulfides.
예를 들어, 디메틸 디술피드의 합성의 경우, 메틸 메르캅탄의 초기 유동 속도는 본 발명에 따른 반응 미정제물의 염기성 촉매반응의 추가적인 단계에 의해, 약 950 g/h (통상적인 공정에서, 메틸 히드로디술피드의 전환을 위한 염기성 촉매반응 없이) 에서 약 1500 g/h 이하로 증가될 수 있다.For example, for the synthesis of dimethyl disulfide, the initial flow rate of methyl mercaptan is about 950 kg / h (in a conventional process, methyl hydrocapacity by an additional step in the basic catalysis of the reaction crude according to the invention). In the absence of basic catalysis for the conversion of disulfide).
다시 말해서, "마무리공정" 촉매 반응기가 없는 합성과 비교하여, (황을 이용한 주요 산화 반응의) 촉매 약 2000 kg/h/m3 에서 촉매 약 3000 kg/h/m3 로의 (황을 이용한 주요 산화 반응의) 촉매의 m3 당 생산성의 증가가 관찰되었다.In other words, compared to a synthesis without a “finishing process” catalytic reactor, from about 2000 kg / h / m 3 of catalyst (of sulfur main oxidation) to about 3000 kg / h / m 3 of catalyst (main sulfur using) An increase in productivity per m 3 of catalyst) of the oxidation reaction was observed.
이와 같이, 또 다른 측면에 따라서, 본 발명은 화학식 RSSR (식 중, R 은 상기 정의된 바와 같음) 의 디알킬 디술피드의 산업적 합성의 전반적인 생산성을 증가시키기 위한, 화학식 RSH 의 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화의 반응 미정제물에 대한 하나 이상의 염기성 촉매의 용도이다.As such, according to another aspect, the present invention provides the sulfur of alkyl mercaptans of formula RSH for increasing the overall productivity of the industrial synthesis of dialkyl disulfides of formula RSSR, wherein R is as defined above. The use of at least one basic catalyst for the reaction crude of oxidation with.
첨부된 도 1 은 디알킬 디술피드 합성 반응 미정제물을 정제하기 위한 산업용 장치를 나타낸 것이다 (디메틸 디술피드 또는 DMDS 의 합성에 대한 특허출원 EP 0 976 726 에 기재된 바와 같음).The accompanying FIG. 1 shows an industrial apparatus for purifying dialkyl disulfide synthesis reaction crude (as described in patent application EP 0 976 726 for the synthesis of dimethyl disulfide or DMDS).
탈기 컬럼 1 은 파이프 R 을 통하여 상기 반응기를 떠난 반응 미정제물 중에 용해되어 있는 H2S 를, 파이프 20 을 통하여 완전히 제거하는데 기여한다. 증류 컬럼 2 는 대부분의 과량의 상기 알킬 메르캅탄 (DMDS 의 합성의 경우, 메틸 메르캅탄) 을 산화 반응에서 재사용하기 위하여, 파이프 22 를 통하여 분리하는 것을 가능하게 한다.The
상기 컬럼 2 의 출구에서, 상기 혼합물은 파이프 23 을 통하여 제 2 증류 컬럼 3 으로 운반되고, 여기서 잔류 디알킬 폴리술피드 (DMDS 의 합성의 경우, 디메틸 폴리술피드) 는 임의로 산화 반응에서 재사용되기 위하여, 파이프 24 를 통하여 상기 컬럼의 최하단에서 제거된다.At the outlet of the
파이프 25 를 통하여 상기 컬럼 3 의 최상단부에 수집된 디알킬 디술피드 (예를 들어 DMDS) 는 제 3 증류 컬럼 4 로 도입되고, 여기서 상기 휘발성 불순물, 예컨대 메틸 메르캅탄 및 디메틸 술피드 (DMDS 의 합성의 경우) 는 파이프 26 을 통하여 상기 컬럼의 최상단부에서 제거된다. 상기 디알킬 디술피드 (예를 들어 DMDS) 는 파이프 27 을 통하여 상기 컬럼의 최하단에 수집된다.Dialkyl disulfide (eg DMDS) collected at the top of
첨부된 도 2 는 본 발명에 따른 염기성 촉매반응을 위한 반응기 C 가 더 포함된, 도 1 에 나타난 바와 유사한 도식이다. 본 발명의 바람직한 구현예에 나타난 도 2 에 있어서, 염기성 촉매반응을 가능하게 하는 반응기 C 는 컬럼 3 과 컬럼 4 사이, 즉 중생성물 분리 단계 d) 이후 및 최종 토핑 단계 e) 이전에 위치된다.FIG. 2 is a schematic similar to that shown in FIG. 1, further comprising a reactor C for basic catalysis according to the present invention. In FIG. 2 shown in a preferred embodiment of the present invention, reactor C which enables basic catalysis is located between
본 발명을 하기 실시예에 의해 예시할 것이며, 이는 첨부된 청구항에 청구된 바와 같이 본 발명의 본질을 제한하려는 의도는 아니다.The invention will be illustrated by the following examples which are not intended to limit the nature of the invention as claimed in the appended claims.
이들 실시예에서, 상기 알킬 히드로디술피드의 전환을 위한 상기 염기성 촉매 상에서의 통과 속도는 시간당 공간 속도 (HSV) 로서 언급될 수 있고, h- 1 로서 표시되며, 반응물의 시간당 공간 유동 속도 대 상기 염기성 전환 촉매의 부피의 비와 동일하다.
In these embodiments, the passing speed on the basic catalyst for the conversion of the alkyl hydrocarbyl disulfide may be mentioned as an hourly space velocity (HSV), h - are shown as 1, for the basic hourly space flow rate of the reactant It is equal to the ratio of the volume of the conversion catalyst.
실시예Example
1 One
: 염기성 전환 촉매반응 없이, 더 우수한 생산성 조건을 이용한 EP 0 976 726 에 따른 According to EP 0 976 726 with better productivity conditions, without basic catalytic conversion
DMDS 의DMDS
합성 ( synthesis (
비교예Comparative example
))
a) 장비: a) Equipment:
첨부된 도 1 은 사용된 장치의 도식으로, 여기서 반응 미정제물은 메틸 메르캅탄의 황을 이용한 산화 반응에서 기인한 것이었다 (특허출원 EP 0 976 726 에 기재된 바와 같음).Attached FIG. 1 is a schematic of the apparatus used wherein the reaction crude was due to the oxidation reaction with sulfur of methyl mercaptan (as described in patent application EP 0 976 726).
탈기 컬럼 1 은 파이프 R 을 통하여 상기 반응기를 떠난 반응 미정제물 중에 용해되어 있는 H2S 를, 파이프 20 을 통하여 완전히 제거하도록 기여하였다. 증류 컬럼 2 는 대부분의 과량의 상기 알킬 메르캅탄을 산화 반응에서 재사용하기 위하여, 파이프 22 를 통하여 분리하는 것을 가능하게 하였다. The
컬럼 3 은 잔류 디메틸 폴리술피드 (DMPS) 를 산화 반응기에서 재사용하기 위하여, 파이프 24 를 통하여 분리하는 것을 가능하게 하였다.
b) 절차: b) Procedure:
메틸 메르캅탄 (MM) 을 액체 상태에서, 압력 하에서, 1440 g/h 의 유동 속도로 상기 반응기에 도입하였다. 액체 황 (S) 을 240 g/h 의 유동 속도로 제 1 반응기에 도입하였다 (MM/S 몰비 = 4).Methyl mercaptan (MM) was introduced into the reactor in a liquid state, under pressure, at a flow rate of 1440 kg / h. Liquid sulfur (S) was introduced into the first reactor at a flow rate of 240 μg / h (MM / S molar ratio = 4).
상기 산화 반응기 (반응 부피 300 ml) 는 20 g 의 건조 Amberlyst? A21 수지를 함유하였다. 작동 압력을 5.5 bar (상대적) 및 온도를 40 ℃ 에서 유지하였다. 그 후, 상기 제 1 반응기를 떠난 반응 혼합물을 처리하기 위하여 탈기장치로 이동시켰다.The oxidation reactor (reaction volume 300 ml) was prepared with 20 g of dry Amberlyst ? A21 resin was contained. The operating pressure was maintained at 5.5 bar (relative) and the temperature at 40 ° C. Thereafter, the first reactor was transferred to a degasser to treat the reaction mixture leaving.
처리 후, H2S 가 유리된 상기 혼합물을 94 g 의 건조 Amberlyst? A21 수지가 충전된 제 2 반응기로 이동시켰다. 작동 압력을 5.5 bar (상대적) 및 온도를 50 ℃ 에서 유지하였다. 그 후, 상기 반응기를 떠난 혼합물을 H2S 의 제거를 위한 탈기장치에 도입하였다After treatment, H 2 S dry Amberlyst of the glass mixture 94 g? The reactor was transferred to a second reactor filled with A21 resin. The operating pressure was maintained at 5.5 bar (relative) and the temperature at 50 ° C. The mixture leaving the reactor was then introduced into a degasser for the removal of H 2 S.
탈기 컬럼 1 을 떠난 상기 혼합물을, 과량의 메틸 메르캅탄을 사실상 모두 제거하기 위하여, 파이프 21 을 통하여 제 1 증류 컬럼 2 에 도입하였다. 상기 메틸 메르캅탄을, 파이프 22 를 통하여 산화 반응으로 상기 반응물을 도입함에 따라 재사용할 수 있었다. 상기 컬럼 2 를 떠난 상기 혼합물을, 파이프 23 을 통하여 제 2 증류 컬럼 3 으로 이동시키고, 여기서 상기 DMPS 를, 임의로 산화 반응에서 재사용하기 위하여 파이프 24 를 통하여 컬럼의 최하단에서 제거하였다.The mixture leaving
파이프 25 를 통하여 상기 컬럼 3 의 최상단에 수집된 DMDS 를, 제 3 증류 컬럼 4 에 도입하고, 여기서 휘발성 불순물, 예컨대 메틸 메르캅탄 및 디메틸 술피드를 파이프 26 을 통하여 상기 컬럼의 최상단부에서 제거하였다. 파이프 27 을 통하여 상기 컬럼의 최하단에 수집된 DMDS 는, 하기 중량의 조성물을 가졌다 (모든 값은 중량에 의한 값으로 표시된다):DMDS collected at the top of
- DMDS: 99.9%DMDS: 99.9%
- DMTS: 334 ppmDMTS: 334ppm
- CH3SSH: 377 ppmCH 3 SSH: 377 ppm
- MM: 32 ppmMM: 32ppm
- DMS: < 2 ppm (검출 한계)DMS: <2 ppm (detection limit)
상기 시험은 DMDS 의 합성이 특허출원 EP 0 976 726 (더 높은 반응물 유동 속도 및 산화 반응기 온도) 보다 더 우수한 생산성의 조건 하에서 수행되는 경우, 최종 생성물 중에 CH3SSH 가 존재한다는 것을 나타내었다.
The test indicated that CH 3 SSH was present in the final product when the synthesis of DMDS was performed under conditions of better productivity than patent application EP 0 976 726 (higher reactant flow rate and oxidation reactor temperature).
실시예Example 2: 2: 본 발명에 따른 합성 Synthesis according to the invention
377 중량ppm 의 CH3SSH 를 함유하는 상기 실시예 1 DMDS 미정제물을 취하였다. 상기 337 ppm 을 시간이 지남에 따라 최종 생성물 중에서 226 ppm 의 CH3SH 로 되돌릴 수 있었다.Example 1 DMDS crude was taken containing 377 ppm by weight of CH 3 SSH. The 337 ppm could be returned to 226 ppm of CH 3 SH in the final product over time.
상기 DMDS 를 메탄올로 예비세정된 Amberlyst? A21 염기성 수지의 베드 (Rohm & Haas 사) 로 이동시키고, 상기 수지 (5 g 의 건조 수지, 즉 14.3 ml) 내 함유된 물을 제거하기 위하여, 180 g/h 의 속도로 (171 ml/h, 12 h- 1 의 HSV), 40 ℃ 의 온도에서 2 시간 동안 건조시켰다. 상기 CH3SSH 는 상기 수지를 함유한 튜브형 반응기의 배출량에서 기체 크로마토그래피 (검출 한계 약 2 중량ppm) 에 의해 더 이상 검출되지 않았다.
The DMDS was prewashed with methanol and Amberlyst ? To a bed of A21 basic resin (Rohm & Haas) and to remove the water contained in the resin (5 g of dry resin, ie 14.3 ml) at a rate of 180 g / h (171 ml / h, HSV of 12 h - 1 ), and dried at a temperature of 40 ° C for 2 hours. The CH 3 SSH was no longer detected by gas chromatography (detection limit about 2 ppm by weight) in the discharge of the tubular reactor containing the resin.
실시예Example 3: 3:
상기 시점에서 428 ppm 의 CH3SSH (상기 428 ppm 을 시간이 지남에 따라 최종 생성물 중에서 257 ppm 의 CH3SH 로 되돌릴 수 있었다) 를 함유하는 또 다른 DMDS 미정제물을 취하였다.At this point another DMDS crude was taken containing 428 ppm of CH 3 SSH (the 428 ppm could be returned to 257 ppm of CH 3 SH in the final product over time).
상기 DMDS 를 530 g/h 의 속도로 (505 ml/h, 즉 35 h- 1 의 HSV), 40 ℃ 의 온도에서 2 시간 동안, 예비건조시킨 (5 g, 즉 14.3 ml), Amberlyst? A21 염기성 수지의 베드 (Rohm & Haas 사) 로 이동시켰다. 상기 CH3SSH 는 상기 수지를 함유한 튜브형 반응기의 배출량에서 기체 크로마토그래피 (검출 한계 약 2 중량ppm) 에 의해 더 이상 검출되지 않았다.
The DMDS was pre-dried (5 g, ie 14.3 ml) at a rate of 530 g / h (505 ml / h, ie 35 h - 1 HSV), for 2 hours at a temperature of 40 ° C., Amberlyst ? It was transferred to a bed of A21 basic resin (Rohm & Haas). The CH 3 SSH was no longer detected by gas chromatography (detection limit about 2 ppm by weight) in the discharge of the tubular reactor containing the resin.
실시예Example 4: 4:
219 ppm 의 CH3SSH (상기 219 ppm 을 시간이 지남에 따라 최종 생성물 중에서 131 ppm 의 CH3SH 로 되돌릴 수 있었다) 를 함유하는 DMDS 미정제물을 취하였다.A DMDS crude containing 219 ppm of CH 3 SSH (the 219 ppm could be returned to 131 ppm of CH 3 SH in the final product over time) was taken.
상기 DMDS 를 1000 g/h 의 속도로 (952 ml/h, 즉 67 h- 1 의 HSV) 2 시간 동안 및 그 후 2000 g/h 의 속도로 (1904 ml/h, 즉 133 h- 1 의 HSV), 40 ℃ 의 온도에서 2 시간 동안 예비건조시킨 (5 g, 즉 14.3 ml), Amberlyst? A21 염기성 수지의 베드 (Rohm & Haas 사) 로 이동시켰다.The DMDS was added at a rate of 1000 g / h (952 ml / h, ie HSV of 67 h - 1 ) for 2 hours and then at a rate of 2000 g / h (1904 ml / h, ie 133 h - 1) . ), Pre-dried for 2 hours at a temperature of 40 ° C. (5 g, ie 14.3 ml), Amberlyst ? It was transferred to a bed of A21 basic resin (Rohm & Haas).
상기 2 개의 유동 속도에서, 상기 CH3SSH 는 상기 수지를 함유한 튜브형 반응기의 배출량에서 기체 크로마토그래피 (검출 한계 약 2 중량ppm) 에 의해 더 이상 검출되지 않았다.
At the two flow rates, the CH 3 SSH was no longer detected by gas chromatography at the discharge of the tubular reactor containing the resin (about 2 ppm by weight detection limit).
실시예Example 5: 5:
239 ppm 의 CH3SSH (상기 239 ppm 을 시간이 지남에 따라 최종 생성물 중에서 140 ppm 의 CH3SH 로 되돌릴 수 있었다) 를 함유한 DMDS 미정제물을 취하였다.A DMDS crude containing 239 ppm of CH 3 SSH (where 239 ppm could be returned to 140 ppm of CH 3 SH in the final product over time) was taken.
상기 DMDS 를 2000 g/h 의 속도로 (1904 ml/h, 즉 133 h- 1 의 HSV), 20 ℃ 의 온도에서 2 시간 동안 예비건조시킨 (5 g, 즉 14.3 ml), Amberlyst? A21 염기성 수지의 베드 (Rohm & Haas 사) 로 이동시켰다.The DMDS was pre-dried at a rate of 2000 g / h (1904 ml / h, ie HS133 of 133 h - 1 ) for 2 hours at a temperature of 20 ° C. (5 g, ie 14.3 ml), Amberlyst ? It was transferred to a bed of A21 basic resin (Rohm & Haas).
상기 CH3SSH 는 상기 수지를 함유한 튜브형 반응기의 배출량에서 기체 크로마토그래피 (검출 한계 약 2 중량ppm) 에 의해 더 이상 검출되지 않았다.The CH 3 SSH was no longer detected by gas chromatography (detection limit about 2 ppm by weight) in the discharge of the tubular reactor containing the resin.
처음에 441 ppm 의 디메틸 트리술피드 (DMTS) 를 함유했던, 상기 실시예에서 사용된 DMDS 는, 상기 수지 상에서의 통과 후, 즉 368 ppm 의 증가로, 809 ppm 를 함유하였다. 상기 368 ppm 의 값은 이론적 최대값인 376 ppm 에 매우 근접한 것이었다 (각각의 몰의 CH3SSH 가 1 몰의 DMTS 를 제공하는 것으로 고려되는 경우에 수득되는 값이다).The DMDS used in this example, which initially contained 441 ppm of dimethyl trisulfide (DMTS), contained 809 ppm after passage on the resin, ie in an increase of 368 ppm. The value of 368 ppm was very close to the theoretical maximum of 376 ppm (which is obtained when each mole of CH 3 SSH is considered to provide 1 mole of DMTS).
Claims (10)
a) 해당 디알킬 디술피드를 주로 함유하는 제 1 반응 미정제물을 수득하기 위하여, 염기성 촉매반응에 의한, 알킬 메르캅탄의 황을 이용한 산화 단계;
b) 상기 형성된 H2S 의 스트립핑 단계;
c) 상기 잔류 알킬 메르캅탄의 증류 단계;
d) 중(重)생성물 (폴리술피드) 의 분리 단계;
e) 마지막 미량의 휘발성 화합물의 제거를 가능하도록 하는 최종 토핑 단계;
f) 단계 a) 에서 배출하는, 더 알맞게는 단계 b) 에서 배출하는, 바람직하게는 단계 c) 에서 배출하는, 보다 바람직하게는 단계 d) 에서 배출하거나, 단계 e) 에서 배출하는 스트림을, 상기 알킬 히드로디술피드의 디알킬 술피드 또는 디알킬 폴리술피드로의 전환에 의해 상기 알킬 히드로디술피드의 제거를 가능하게 하는 염기성 촉매와 접촉하도록 하는 단계;
g) 50 중량ppm 미만, 바람직하게는 10 중량ppm 미만, 보다 바람직하게는 5 중량ppm 미만의 함량으로 알킬 히드로디술피드를 함유하는 상기 디알킬 디술피드의 회수 단계.A process for preparing a dialkyl disulfide, comprising at least the following steps:
a) oxidation with an alkyl mercaptan with sulfur by basic catalysis to obtain a first reaction crude mainly containing the dialkyl disulfide;
b) stripping the formed H 2 S;
c) distillation of said residual alkyl mercaptan;
d) separation of the heavy product (polysulfide);
e) a final topping step to enable removal of the last traces of volatile compounds;
f) withdrawing the stream exiting in step a), more suitably in step b), preferably in step c), more preferably in step d) or in step e); Contacting a basic catalyst that enables removal of said alkyl hydrodisulfide by conversion of alkyl hydrodisulfide to dialkyl sulfide or dialkyl polysulfide;
g) recovering said dialkyl disulfide containing alkyl hydrodisulfide in an amount of less than 50 ppm by weight, preferably less than 10 ppm by weight, more preferably less than 5 ppm by weight.
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